搬沙发问题,这个看似简单的数学难题,自1966年被提出以来,一直困扰着数学家们。问题的核心是:在二维空间中,找到一个最大的连续平面图形,使其能够通过一个90度角的狭窄走廊,而走廊的宽度仅为1个单位。
搬沙发问题最初由数学家Leo Moser在1966年提出。尽管问题看似简单,但数学家们很快发现,它隐藏着复杂的数学结构。在近60年的时间里,数学家们提出了各种近似解和理论分析,但始终未能找到一个精确的最优解。
1992年,数学家Joseph Gerver提出了一个由18个曲线段组成的沙发,其面积大约为2.2195。这个沙发被称为Gerver的沙发,被认为是当时最好的近似解。然而,由于缺乏严格的数学证明,Gerver的沙发是否真的是最优解,仍然是一个未解的问题。
2024年,韩国延世大学的数学家Jineon Baek发表了一篇论文,声称证明了Gerver的沙发是搬沙发问题的最优解。这篇论文长达119页,详细阐述了作者的证明过程。
Baek的论文主要分为三个部分:
限制最大面积沙发的形状:作者首先证明了最大面积的沙发必须满足一些特定的形状限制,例如它必须是一个单调的沙发,即一个由支持走廊形成的凸体,减去一个由内角形成的凹槽。
证明最大面积沙发的注入性条件:作者然后证明了最大面积的沙发必须满足一个称为注入性的条件,即在沙发的运动中,内角的轨迹不能有自交点。
建立沙发面积的上限:最后,作者建立了一个沙发面积的上限,并证明了Gerver的沙发是这个上限的唯一实现者。
Baek的证明在多个方面具有创新性:
避免了计算机辅助证明:与之前的一些尝试不同,Baek的证明没有依赖计算机辅助证明,而是完全基于数学分析和几何推理。
填补了逻辑漏洞:Baek的证明填补了之前证明中的一些逻辑漏洞,特别是关于沙发的连通性问题。
使用了Mamikon定理:Baek的证明使用了Mamikon定理,这是一个关于曲线面积的定理,在之前的研究中很少被使用。
Baek的证明在数学界引起了广泛的关注和讨论。一些数学家对证明的创新性和严密性表示赞赏,认为它为搬沙发问题提供了一个令人信服的解决方案。然而,也有一些数学家对证明提出了质疑,认为其中的一些步骤还需要进一步的澄清和验证。